關(guān)注：
該系統(tǒng)不但要求發(fā)電機組自動化程度高，更要求發(fā)電機必須適應(yīng)UPS這一非線性負載的特性,使其在無市電的情況下保障UPS對負載的可靠供電。
但在實際選配和使用發(fā)電機過程中,經(jīng)常出現(xiàn)由于發(fā)電機容量不足或維護不當?shù)仍颍斐墒须娡ｋ姇r發(fā)電機不能正常工作的情況。如何正確選配金融業(yè)機房供電系統(tǒng)中發(fā)電機組，如何做好發(fā)電機組與UPS的匹配及發(fā)電機的使用維護等工作是機房管理人員要特別重視的問題。
一、發(fā)電機組主要參數(shù)
當前,性能優(yōu)良的柴油發(fā)電機是一個功能完善、功率容量范圍大、對環(huán)境和場地條件要求低、安裝使用方便的小型發(fā)電設(shè)備。其使用相對廣泛,輸出容量從數(shù)KVA到數(shù)兆VA。柴油發(fā)電機組主體主要由發(fā)動機、發(fā)電機和控制系統(tǒng)三部分組成。其中與現(xiàn)代柴油發(fā)電機組配套的同步交流發(fā)電機由于性能及結(jié)構(gòu)的特點，普遍采用自勵恒壓型,通常選用自激式同步交流發(fā)電機和PMG永磁式激勵式同步交流發(fā)電機。發(fā)電機組包括以下幾項主要性能參數(shù)。
電壓調(diào)整率：在負載功率因數(shù)為0.8-1、負載空載至滿載變化、從冷機到滿機及轉(zhuǎn)速下跌4.5%以內(nèi)等情況下,電壓調(diào)整率可以控制在±1%以內(nèi)。
頻率調(diào)整率：負載從0-100%范圍內(nèi)變化,頻率穩(wěn)定不變。
隨機頻率波動：負載處于0-100%功率之間任何值,隨機頻率波動率最大值±0.25%。
電壓波形：電路開路空載,最大總波形畸變1.5%,只相平衡負載最大總波形畸變5%。
二、發(fā)電機使用中容易產(chǎn)生的問題
金融業(yè)機房一般采用“市電——發(fā)電機——UPS”并機系統(tǒng)組成的供電系統(tǒng)。系統(tǒng)中,發(fā)電機的負載主要包括UPS、機房專用空調(diào)、應(yīng)急照明、消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發(fā)電機產(chǎn)生振蕩和干擾。盡管在組成“市電——發(fā)電機——UPS”供電系統(tǒng)時,發(fā)電機的負載量在其額定輸出容量范圍內(nèi)，但在實際情況中，市電中斷而發(fā)電機投人運行過程中卻經(jīng)常發(fā)生工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生多種使“發(fā)電機——UPS”系統(tǒng)不能正常工作的現(xiàn)象。
1、負載反饋的波動電壓造成發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定度較差，常出現(xiàn)發(fā)電機組輸出電壓振蕩現(xiàn)象。UPS整流器允許的輸人電壓范圍一般在±15%巧或更寬,發(fā)電機的輸出電壓不穩(wěn)定對其影響較小。
2、UPS整流器的輸人諧波造成多個過零點。
3、發(fā)電機的頻率（轉(zhuǎn)速）振蕩一般情況下，頻率振蕩比電壓、電流振蕩范圍小，但影響比較大，導(dǎo)致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態(tài)。頻率振蕩一般在±5%以內(nèi)，由于負載有規(guī)律地忽大忽小，造成發(fā)電機組工作也忽強忽弱，加劇機組振動，加速機械磨損,甚至引起機件嚴重損壞。頻率振蕩最明顯的特征之一，即柴油機工作噪聲有規(guī)律地忽大忽小，因此必須引起高度重視。
4、工作不正�？照{(diào)壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導(dǎo)致發(fā)電機發(fā)生±Hz頻率漂移,造成UPS頻繁切換。當頻率、電壓振蕩變化超出UPS輸入工作范圍時，UPS由蓄電池供電,而發(fā)電機在無UPS負載時恢復(fù)正常，隨即UPS又自動投人，這樣交錯進行。頻率漂移會對UPS正常運行產(chǎn)生兩方面影響。
①不能旁路。在旁路電源的頻率和電壓處于允許的范圍內(nèi)，UPS的逆變器輸出跟蹤旁路電源，逆變電源與旁路電源鎖相、同步。當旁路電源由發(fā)電機提供時，頻率會發(fā)生快速的變化。當頻率變化超出預(yù)先設(shè)定的極限值時,逆變器頻率變化就跟不上旁路電源的頻率變化。這時靜態(tài)旁路開關(guān)將禁止切換到旁路在這種情況下切換，有可能造成逆變器過流、短路。在這種旁路電源頻率無法跟蹤的狀況下，UPS只會發(fā)出警示性告警，逆變器仍繼續(xù)提供電源給負載。
�、陔姵貕勖s短。瞬間的大負載波動可能導(dǎo)致發(fā)電機頻率產(chǎn)生±5Hz的漂移，這將導(dǎo)致可控硅整流器的驅(qū)動信號與輸入交流電失去同步，造成整流器關(guān)閉。在整流器重新啟動進人正常工作期間，UPS轉(zhuǎn)為電池供電，這樣過分的放電循環(huán)將明顯縮短電池壽命，更嚴重的情形是會將電池能量全部放光，中斷輸出。
三、發(fā)電機運行不穩(wěn)定原因分析
在“市電——發(fā)電機——UPS”供電系統(tǒng)中，UPS電路結(jié)構(gòu)決定了其輸人非線性的特性。最典型的是傳統(tǒng)雙變換在線式UPS，由于其輸人端AC/DC變換器是整流濾波電路，它的輸入電流是脈動電流，不僅輸入功率因數(shù)低（0.7一0.8），還包括大量的高次諧波電流（30%一40%）。低輸人功率因數(shù)和諧波電流都會通過發(fā)電機定子線圈的感性內(nèi)阻，由于發(fā)電機組定子線圈內(nèi)阻大于電力變壓器的短路阻抗，因此發(fā)電機更易受到非線性負載的影響,即在同樣的負載電流波形失真度（THDI）情況下，其電壓波形失真度（THDI）大于變壓器。同時的諧波電流使發(fā)電機損耗明顯增大（磁滯損耗正比于電流頻率,渦流損耗比于電流頻率的平方及導(dǎo)線的電流趨膚效應(yīng)），并使得發(fā)電機的輸出電壓波形失真度明顯增大，嚴重影響發(fā)電機的正常工作。
此外，負載的階躍變化、UPS前端濾波器提供的容性電流都是造成發(fā)電機組不能正常工作的主要原因。例如,某機房配置的發(fā)電機與雙變換在線式UPS并機系統(tǒng),測量發(fā)現(xiàn)發(fā)電機帶載時負荷率達到70%、輸人端電流波形失真度4.8%、發(fā)電機負載功率因數(shù)為容性超前時0.93,發(fā)電機帶載時UPS會有“旁路電源相位超限,系統(tǒng)降級運行,旁路不可用”等警示性報警信息,同時發(fā)電機無功功率顯示數(shù)據(jù)變化較大。
四、發(fā)電機組與UPS的配置
要改善備用發(fā)電機與UPS設(shè)備之間的匹配問題，在盡量選擇性能優(yōu)良的發(fā)電機的同時，應(yīng)主要改善UPS的輸人特性和兩種設(shè)備之間的連接方式。
1、不同的功率輸出對柴油發(fā)電機組的影響
根據(jù)UPS容量，一般配套發(fā)電機組的容量為UPS容量的2-2.5倍。而事實上，UPS一般工作在50%-80%額定容量,對發(fā)電機組來說,其發(fā)出的功率僅為額定容量的30%左右，這樣發(fā)電機組的容量不能充分利用，浪費了設(shè)備投資，造成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象，而且使發(fā)電機組更容易產(chǎn)生故障，增加了維護量,降低了發(fā)電機組的工作可靠性。
（1）根據(jù)柴油機的特性,如果在小負荷下長期工作，氣缸內(nèi)溫度較低,造成噴入燃燒室內(nèi)的燃油不能完全燃燒。一部分未能燃燒的燃油順缸壁流入曲軸箱，破壞了潤滑油的油膜降低潤滑效果,造成活塞環(huán)處、噴油嘴處積炭嚴重,氣缸磨損加劇,因而使上述部位加速故障的產(chǎn)生,使柴油機工作性能下降。
�。�2）柴油機處于30%額定負載以下，經(jīng)濟性變差。
綜合各種因素，發(fā)電機組要求負載必須在60%以上額定負載的情況下工作，對柴油機較為有利。
2、現(xiàn)代同步交流發(fā)電機勵磁方式的不同對負載的影響
UPS與發(fā)電機的功率比可在1:1-1.5之間配套,關(guān)鍵是要考慮發(fā)電機組中現(xiàn)代同步交流發(fā)電機的勵磁方式。當采用自激式同步交流發(fā)電機時，其UPS功率與發(fā)電機組功率之比至少應(yīng)為1:2-2.5，但仍不能排除發(fā)電機組不受的影響當采用永磁式發(fā)電機時，功率比可取1:1.2-1.25，即可保證發(fā)電機組正常工作。
3、與發(fā)電機組匹配時選擇應(yīng)考慮的問題
(1)應(yīng)選擇電流波形失真度較小、功率因數(shù)較高的UPS，同時UPS應(yīng)具備高速寬頻的整流控制電路，具有旁路鎖相頻率范圍和逆變器同步速率現(xiàn)場可調(diào)功能。
(2)UPS應(yīng)具有斜坡啟動功能，保證整流器在發(fā)電機上逐漸啟動，啟動過程應(yīng)持續(xù)大約10秒鐘當市電恢復(fù)時，整流器應(yīng)可以通過一個輔助開關(guān)逐漸斜坡停止，從而避免干擾其他負載，防止發(fā)電機飛車。
(3)UPS還應(yīng)具有延時啟動的功能，防止所有負載在發(fā)電機上同時啟動,造成發(fā)電機過載,延遲時間為0-255秒。
(4)UPS應(yīng)具有發(fā)電機運行時的第二級充電限流,防止出現(xiàn)發(fā)電機出力不足，電池組卻需要很大充電電流的矛盾，第二級充電限流應(yīng)為0-0.1C10(C10為電池安時數(shù))可調(diào)。
由上可見，UPS發(fā)電機與配合的好壞或兼容性，主要取決于發(fā)電機輸出阻抗和UPS的輸人電流失真度。在發(fā)電機組與的配套中，其功率比完全可以做到1:1，而在發(fā)電機組的選型上，不但要考慮到功率配套適宜，更應(yīng)了解發(fā)電機的勵磁型式，以便能適應(yīng)UPS(非線性負載)而正常工作。
考慮到市電中斷時，金融業(yè)機房發(fā)電機所帶負載包括UPS(計算機類設(shè)備)、空調(diào)、應(yīng)急電源、消防電梯等設(shè)備,對發(fā)電機啟動干擾較大，一般建議發(fā)電機配備容量至少應(yīng)滿足所有負載總功率要求，并留有30%-40%的余量。
五、發(fā)電機組的使用與維護
為確保發(fā)電機組的安全運行,日常運行維護和快速的故障排除至關(guān)重要。根據(jù)發(fā)電機組的不同,維護和檢修的內(nèi)容、步驟、方法有所區(qū)別，一般應(yīng)按照發(fā)電機組保養(yǎng)要求和本單位制定的維護計劃進行。
(1)定期檢查項目定期測量發(fā)電機電池組的電壓及內(nèi)阻情況,并進行記錄定期檢查空氣過濾器、冷卻液位、驅(qū)動皮帶、排煙系統(tǒng)、燃油液位、機油液位、各種控制器及工作環(huán)境等情況。
(2)須按照發(fā)電機組保養(yǎng)要求及時更換機油、三濾、啟動電池及冷卻液。
(3)定期由供應(yīng)商對發(fā)電機組進行檢測,并出具報上口
(4)定期(至少一個季度一次)進行發(fā)電機組空載、帶載測試。
針對柴油發(fā)電機組出現(xiàn)的故障，應(yīng)該有步驟有目的地進行檢查與分析，切不可盲目檢查，胡亂拆卸。應(yīng)根據(jù)故障的異常征兆、跡象、響聲、出現(xiàn)時機、變化規(guī)律來尋找故障產(chǎn)生的部位，從原理與結(jié)構(gòu)層面進行細致的分析推理，做出正確判斷來尋找產(chǎn)生故障原因。查找故障時,應(yīng)從簡到繁、由表及里,按系統(tǒng)部位分段分步驟進行。
責任編輯：尕刺
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